JP6182807B2 - Ｘ線撮影装置及びｘ線画像選択方法 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線撮影装置に関し、特に撮影領域に被写体の特定の部位が含まれるＸ線画像を複数生成するＸ線撮影装置に関する。また、本発明は、Ｘ線画像選択方法に関し、特に撮影領域に被写体の特定の部位が含まれる複数のＸ線画像の中から一つのＸ線画像を選択するＸ線画像選択方法に関する。

従来、歯科用のパノラマＸ線撮影装置においては、複数の断層面が検出器の検出面に平行であると仮定し、パノラマ画像を作成していた。このため、基準断層面に被検者の歯列が位置している場合は、前歯の中心については歪みのない画像を作成することができたが、基準断層面から被検者の歯列が外れた場合は必ず画像に歪みが生じていた。また、被検者の歯列が基準断層面に沿って位置していないと、画像に横方向のぼけも生じていた。

そこで、近年、基準断層面から被検者の歯列が外れた場合でもぼけの少ない画像を得ることができる歯科用のパノラマＸ線撮影装置として、１回の断層撮影で任意裁断高さの断層像を再構成するトモシンセシス（tomosynthesis）を行う歯科用のパノラマＸ線撮影装置が提案されている。

特開２０１３−８５６６７号公報（段落００７１乃至段落００８７）

しかしながら、複数のトモシンセシス断層画像の中で、前歯部に最もフォーカスが合った画像と、臼歯部に最もフォーカスが合った画像とは必ずしも一致しない。このため、従来は関心領域のフォーカスの合い具合をユーザ自身が確認しながら、関心領域に最もフォーカスが合った画像を選択する必要があり、ユーザに負担がかかっていた（例えば特許文献１参照）。また、関心領域をトモシンセシス断層画像の全領域にした場合でも、どのトモシンセシス断層画像が最もフォーカスが合った画像になるかは、被検者の歯列と基準断層面とのずれ具合によって異なるため、やはり関心領域のフォーカスの合い具合をユーザ自身が確認する必要があった。

本発明は、上記の状況に鑑み、所定領域（例えば関心領域）におけるフォーカスが最良なＸ線画像を一つ自動的に選択することができるＸ線撮影装置を提供することを目的とするものである。また、本発明は、上記の状況に鑑み、撮影領域に被写体の特定の部位が含まれる複数のＸ線画像の中から、特定の部位を撮影した領域の少なくとも一部を含んでいる所定領域（例えば関心領域）におけるフォーカスが最良なＸ線画像を一つ選択することができるＸ線画像選択方法に関する。

上記目的を達成するために本発明に係るＸ線撮影装置は、被写体に対してＸ線を照射するＸ線照射部と、前記被写体を透過したＸ線を検出するＸ線検出部と、前記Ｘ線検出部の検出結果に基づくＸ線画像を生成する画像処理部と、を備え、前記画像処理部が、撮影領域に前記被写体の特定の部位が含まれる前記Ｘ線画像を複数生成し、撮影領域に前記被写体の特定の部位が含まれる前記Ｘ線画像それぞれに対して、前記特定の部位を撮影した領域の少なくとも一部を含んでいる所定領域を微分して１階微分画像を計算し、さらに前記１階微分画像を微分して２階微分画像を計算し、撮影領域に前記被写体の特定の部位が含まれる前記Ｘ線画像全ての中から、前記２階微分画像の画素値の平均が最大になる前記Ｘ線画像を一つ選択する構成（第１の構成）としている。

上記第１の構成のＸ線撮影装置において、前記Ｘ線照射部と前記Ｘ線検出部の対を、前記被写体を挟んで互いに対向させた状態で前記被検者の周りを移動させる旋回手段を備え、前記画像処理部が、前記旋回手段が前記Ｘ線照射部及び前記Ｘ線検出部を前記被検者の周りを移動させることに伴って前記Ｘ線検出部が出力する信号をフレームデータとして順次記憶する記憶手段を有し、前記フレームデータからトモシンセシス断層画像を再構成する（第２の構成）とすることが望ましい。

上記第２の構成のＸ線撮影装置において、前記画像処理部が、シフト加算法を用いて前記フレームデータから前記トモシンセシス断層画像を再構成する（第３の構成）とすることが望ましい。

上記第１〜３のいずれかの構成のＸ線撮影装置において、前記被写体の特定の部位が被験者の歯列である場合には、前記画像処理部が、前記特定の部位を撮影した領域の少なくとも一部を含んでいる所定領域を横方向にのみ微分して前記１階微分画像を計算し、さらに前記１階微分画像を横方向にのみ微分して前記２階微分画像を計算するようにしてもよい。

上記目的を達成するために本発明に係るＸ線画像選択方法は、撮影領域に被写体の特定の部位が含まれるＸ線画像を複数取得する取得ステップと、撮影領域に前記被写体の特定の部位が含まれる前記Ｘ線画像それぞれに対して、前記特定の部位を撮影した領域の少なくとも一部を含んでいる所定領域を微分して１階微分画像を計算し、さらに前記１階微分画像を微分して２階微分画像を計算する計算ステップと、撮影領域に前記被写体の特定の部位が含まれる前記Ｘ線画像全ての中から、前記２階微分画像の画素値の平均が最大になる前記Ｘ線画像を一つ選択する選択ステップとを備えるようにしている。

本発明に係るＸ線撮影装置によると、撮影領域に被写体の特定の部位が含まれる複数のＸ線画像の中から、特定の部位を撮影した領域の少なくとも一部を含んでいる所定領域におけるフォーカスが最良なＸ線画像を一つ自動的に選択することができる。したがって、最もフォーカスが合った画像をユーザ自身が選択する必要がなくなり、ユーザに負担がかからなくなる。また、本発明に係るＸ線画像選択方法によると、撮影領域に被写体の特定の部位が含まれる複数のＸ線画像の中から、特定の部位を撮影した領域の少なくとも一部を含んでいる所定領域におけるフォーカスが最良なＸ線画像を明確な基準に基づいて一つ選択することができる。したがって、最もフォーカスが合った画像をユーザ自身が目視して主観的な基準に基づいて選択する必要がなくなり、ユーザに負担がかからなくなる。

本発明の一実施形態に係る歯科用Ｘ線撮影装置の基本構成を説明するブロック図である。 パノラマ撮影の軌道図を示す図である。 立位タイプのＸ線撮影装置本体の外観例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る歯科用Ｘ線撮影装置の画像処理手段を説明するための機能ブロック図である。 ５層の断層面を示す図である。 本発明の一実施形態に係る画像処理動作を示すフローチャートである。 内側１４番目の断層面に基づくトモシンセシス断層画像（パノラマ画像）を示す図である。 標準歯列を含む断層面に基づくトモシンセシス断層画像（パノラマ画像）を示す図である。 外側１５番目の断層面に基づくトモシンセシス断層画像（パノラマ画像）を示す図である。 所定領域を指定するための指定枠が重畳されているパノラマ画像を示す図である。 画像を微分する際に用いる各種演算子を示す図である。

本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る歯科用Ｘ線撮影装置の基本構成を説明するブロック図である。本実施形態に係る歯科用Ｘ線撮影装置は、歯科用パノラマＸ線撮影や頭頸部Ｘ線ＣＴ撮影を行うことができる。本実施形態に係る歯科用Ｘ線撮影装置は、Ｘ線撮影装置本体１と、Ｘ線画像表示装置２を備え、通信ケーブル等によってデータを送受信する構成になっている。

Ｘ線撮影装置本体１は、被検者（患者）にＸ線を照射するＸ線照射部１１０と、被検者Ｏを透過したＸ線を検出するＸ線検出部１２０と、Ｘ線照射部１１０及びＸ線検出部１２０を対向して有する旋回アーム３とを備える。

パノラマ撮影においては、Ｘ線照射部１１０及びＸ線検出部１２０が歯列弓の形状に沿った所定の軌跡を描くように、旋回アーム３を水平移動及び水平旋回させながら断層撮影を行う。

Ｘ線撮影装置本体１は、被検者Ｏの顎顔面を保持する被検者保持手段（頭部固定部）４と、旋回アーム３を駆動する駆動ユニット部１６０と、撮影装置本体制御部１７０とをさらに備えている。撮影装置本体制御部１７０には操作パネル７１ａが付加されている。

Ｘ線照射部１１０は、Ｘ線を照射するＸ線管等からなるＸ線発生器１１２と、Ｘ線ビームの広がりを規制するスリット等からなるコリメータ１１１とを備えている。コリメータ１１１は、例えば、形状を異ならせた複数のスリットを形成したマスクで構成されており、スリットのいずれかを選択し、選択したスリットによってＸ線発生器１１２から照射されたＸ線ビームの広がりを制限する仕組みになっている。例えば、パノラマ撮影では、パノラマ用スリットが選択され、その選択されたパノラマ用スリットの形状に対応したＸ線細隙ビームが、Ｘ線検出部１２０のＸ線検出器１２１に向かって照射される。

Ｘ線検出部１２０は、２次元的に広がったＣＣＤセンサやＸ線間接変換方式（ＦＰＤ：フラットパネルディテクタ）センサ等からなるＸ線検出器１２１を設けたカセット１２２を備えている。カセット１２２はＸ線検出部１２０に対して着脱可能であるが、Ｘ線検出器１２１は、カセット１２２を介さずにＸ線検出部１２０に固定的に設けてもよい。なお、本実施形態に係る歯科用Ｘ線撮影装置はトモシンセシス法を採用しているため、Ｘ線検出器１２１は、その横（幅）方向にも複数のＸ線検出素子を有する。Ｘ線検出器１２１は、例えば、３００ｆｐｓのフレームレート（１フレームは、例えば、６４×１５００画素）で入射Ｘ線を、当該Ｘ線の量に応じたデジタル電気量の画像データとして収集することができる。以下、この収集データを「フレームデータ」という。

駆動ユニット部１６０は、パノラマ撮影時に旋回軸３ｃを歯列弓に沿って移動させたりする旋回軸位置設定手段１６１と、旋回アーム３を回転させる旋回軸回転手段１６２とを備えている。旋回軸位置設定手段１６１は、旋回軸３ｃをＸＹ方向（水平方向）に移動させるＸＹテーブルと、Ｘ軸モータ及びＹ軸モータとを備えている。旋回軸回転手段１６２は、旋回軸位置設定手段１６１のＸＹテーブルに設けられた旋回用モータを備えている。旋回用モータには、中空式で減速機を使用せずに負荷をモータに直結して駆動するダイレクトドライブ方式で高精度の位置決め機能を有するモータを用いている。旋回軸３ｃは、撮影開始時に被検者Ｏの正中線に一致するように設定される。

Ｘ線撮影装置本体１は、旋回アーム３を水平方向に直進移動させるための旋回アーム位置設定手段３１をさらに備えている。旋回アーム位置設定手段３１は、旋回可能な旋回テーブルと、旋回テーブルの上を直動可能なスライドテーブルとを備えている。

パノラマ撮影時には、Ｘ線照射部１１０及びＸ線検出部１２０の対は、被検者Ｏの口腔部を挟んで互いに対峙するように位置し、その対毎、一体に口腔部の周りを回転するように駆動される。ただし、この回転は単純な円を画く回転ではない。つまり、Ｘ線発生器１１２及びＸ線検出器１２１の対は、その対の回転中心ＲＣが図２に示す如くＹ軸に沿って移動するように回転駆動される。Ｙ軸は略馬蹄形の標準歯列ＳＳの対称軸である。図２では、旋回アーム３の軌跡を、紙面右半分において所定のフレーム数おき（例えば３０フレームおき）に１本図示しており、紙面左半分において図示を省略している。また、１本の軌跡のみＸ線照射部１１０及びＸ線検出部１２０を図示し、他の軌跡では図示を省略している。

撮影装置本体制御部１７０は、駆動ユニット部１６０を制御する制御プログラムを含んだ各種制御プログラムを実行する制御装置（例えばＣＰＵ）１７１と、Ｘ線照射部１１０を制御するＸ線発生部制御手段１７２と、Ｘ線検出部１２０を制御するＸ線検出部制御手段１７３とを備えている。操作パネル７１ａは、小型液晶パネルや複数の操作釦で構成されている。操作釦のほか、キーボード、マウス、タッチパネル等の入力手段を用いることもできる。また、操作パネル７１ａが液晶モニタ等のディスプレイからなる表示手段を備えるようにしてもよい。

例えば、操作パネル７１ａに設けた表示手段に、Ｘ線撮影装置本体１の操作に必要な文字や画像等の情報を表示するように構成してもよい。また、Ｘ線パノラマ画像やＸ線ＣＴ画像を表示するＸ線画像表示装置２と接続して、Ｘ線画像表示装置２の表示手段２６に表示される表示内容が操作パネル７１ａに設けた表示手段にも表示されるようにしてもよく、表示手段２６に表示される文字や画像の上でマウス等によるポインタ操作などを通してＸ線撮影装置本体１に各種の指令ができるようにしてもよい。

Ｘ線撮影装置本体１は、操作パネル７１ａ、あるいはＸ線画像表示装置２からの指令に従って、歯列弓のパノラマ撮影などを実行する。また、各種指令や座標データ等をＸ線画像表示装置２から受け取る一方、撮影した画像データをＸ線画像表示装置２に送る。また、被撮影領域（撮影対象領域）ｒｒの底辺は、Ｘ線照射部１１０から照射されるコーンビームの下縁の線が基準となる。

Ｘ線撮影装置本体１と接続されるＸ線画像表示装置２は、表示装置本体２０を備えている。表示装置本体２０には、例えば、液晶モニタ等のディスプレイ装置からなる表示手段２６や、キーボード、マウス等で構成された操作手段２５が付加されている。表示手段２６にＸ線画像が表示される。また、表示手段２６に表示された文字や画像の上でのマウスでのポインタ操作等を通じて各種指令を与えることができる。表示手段２６はタッチパネルで構成することもできるので、この場合、表示手段２６は操作手段２５を兼ねる。

画像表示装置本体２０は、各種プログラムを実行する制御装置（例えばＣＰＵ）２１と、ハードディスク等で構成され各種撮影データや画像等を記憶する記憶部２２と、画像再構成を行う画像生成手段２３とを備えている。制御装置２１、記憶部２２、及び画像生成手段２３は画像処理手段を構成している。記憶部２２には、後述する歯列座標等も記憶される。制御装置２１は、記憶部２２に格納されたプログラムにより、各種動作を制御し、プログラムに従って画像生成手段２３の機能を果たすように動作する。つまり、制御装置２１は画像生成手段２３を兼ねる。

記憶部２２は、フレームデータやトモシンセシス断層画像などを記憶することができる。

図３は立位タイプのＸ線撮影装置本体１の外観例を示す図である。なお、ここでは立位タイプについて説明するが、当然の事ながら座位タイプのＸ線撮影装置本体を備える歯科用Ｘ線撮影装置にも本発明を適用することができる。図３（ａ）は上面図、図３（ｂ）は正面図、図３（ｃ）は側面図である。

Ｘ線撮影装置本体１は、床面に載置されるベース５と、ベース５から鉛直方向に立設された下部ポール６と、鉛直方向にスライド可能に下部ポール６に接続される上部ポール７と、上部ポール７の上端部に固定されている固定アーム８と、回転可能に固定アーム８に接続される旋回アーム３と、上部ポール７の中央部に固定されており被写体（例えば歯など）を含む人体の頭部を保持する頭部保持部９とを備えている。旋回アーム３はＸ線照射部１１０及びＸ線検出部１２０を有しており、頭部保持部９は被検者保持手段（頭部固定部）４を有している。実施形態では、固定アーム８が上部ポール７に固定されているが、例えば、Ｘ線撮影装置本体１を設置する部屋の壁や天井に固定アーム８が直接あるいは部屋の壁や天井との距離を調整することができる調整機構を介して取り付けられる態様であってもよい。

図４に、本実施形態に係るＸ線撮影装置の制御及び処理のためのブロック図を示す。同図に示す如く、Ｘ線撮影装置本体１からのデータは通信ラインを介してＸ線画像表示装置２に与えられる。

Ｘ線画像表示装置２は、例えば、大量の画像データを扱うため、大容量の画像データを格納可能な、例えば、パーソナルコンピュータやワークステーションで構成される。つまり、Ｘ線画像表示装置本体２０は、その主要な構成要素して、制御装置２１と、記憶部２２と、画像生成手段２３と、インターフェース２４及び２７とを備えており、それらが内部バス２８を介して相互に通信可能に接続されている。制御装置２１は、ＣＰＵ２１ａと、ＯＳ等の制御プログラムが格納されたＲＯＭ２１ｂとを備えている。記憶部２２は、バッファメモリ２２ａと、画像メモリ２２ｂと、フレームメモリ２２ｃとを備えている。制御装置２１には、インターフェース２４を介して操作手段２５及び表示手段２６が接続されている。

インターフェース２７は、Ｘ線撮影装置本体１に接続されており、制御装置２１とＸ線照射部１１０、Ｘ線検出部１２０との間で交わされる制御情報や収集データの通信を媒介する。また、これにより、制御装置２１はＸ線撮影装置本体１で撮影したパノラマ画像を例えばＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and Communications in Medicine）規格により外部のサーバに送出できるようになっている。

バッファメモリ２２ａは、インターフェース２７を介して受信した、Ｘ線検出部１２０からのデジタル電気量のフレームデータを一時的に記憶する。

また、画像生成手段２３は、制御装置２１の制御下に置かれ、装置側が提供する標準歯列ＳＳを用いたパノラマ画像の作成を行うための処理及びそのパノラマ画像を利用するための処理を操作者との間でインターラクティブに実行する機能を有する。この機能を実現するためのプログラムは、ＲＯＭ２１ｂに予め格納されている。なお、このプログラムは予めＲＯＭ２１ｂに格納しておいてもよいが、場合によっては、外部システムから通信回線や持ち運び可能なメモリを介して、ＲＯＭ２１ｂや図示しない他の不揮発性記録媒体にインストールするようにしてもよい。

上述した標準歯列ＳＳは、本実施形態では、装置側で予め用意されているものである。なお、標準歯列ＳＳは、複数の断層面から選択するようにしてもよい。

画像生成手段２３により処理される又は処理途中のフレームデータ及び画像データは画像メモリ２２ｂに読出し書込み可能に格納される。画像メモリ２２ｂには、例えばハードディスクなどの大容量の記録媒体（不揮発性且つ読出し書込み可能）が使用される。また、フレームメモリ２２ｃは、再構成されたパノラマ画像データ、後処理されるパノラマ画像データなどを表示するために使用される。フレームメモリ２２ｃに記憶される画像データは、インターフェース２４を介して表示手段２６に与えられ、表示手段２６の画面に表示される。

制御装置２１のＣＰＵ２１ａは、ＲＯＭ２１ｂに予め格納されている制御及び処理の全体を担うプログラムに従って、装置の構成要素の全体の動作を制御する。かかるプログラムは、操作者からそれぞれに制御項目についてインターラクティブに操作情報を受け付けるように設定されている。このため、ＣＰＵ２１ａは、後述するように、フレームデータの収集（スキャン）などを実行可能に構成されている。

被検者Ｏが立位の姿勢で頭部保持部９に顎を置くことにより、被検者Ｏの頭部（顎部）の位置が旋回アーム３の回転空間のほぼ中央部で固定される。この状態で、旋回アーム３が被検者Ｏの頭部の周りをＸＹ面に沿って回転する。

旋回アーム３が回転している間に、Ｘ線照射部１１０から所定周期でパルス状のＸ線が曝射される。このＸ線は、撮影位置に位置する被検者Ｏの顎部（歯列部分）を透過してＸ線検出部１２０に入射する。Ｘ線検出部１２０は、前述したように、非常に高速のフレームレート（例えば、３００ｆｐｓ）で入射Ｘ線を検出し、対応するデジタル電気量の２次元のデジタルデータ（例えば６４×１５００画素）をフレーム単位で順次出力する。このフレームデータは、前述したように、通信ラインを介して、Ｘ線画像表示装置２のインターフェース２７を介してバッファメモリ２２ａに一時的に保管される。この一時保管されたフレームデータは、その後、画像メモリ２２ｂに転送されて保管される。

本実施形態では、パノラマ画像を得るためにトモシンセシス法を用いている。トモシンセシス法では、Ｘ線照射部１１０から被検者Ｏに対して複数の異なる角度でＸ線を曝射し、被検者Ｏを透過したＸ線をＸ線検出部１２０により検出し、複数の撮影画像（フレームデータ）が撮影され、画像メモリ２２ｂに保管される。画像生成手段２３は、画像メモリ２２ｂに保管された複数の撮影画像（フレームデータ）から任意の断層面に基づいてトモシンセシス断層画像を再構成する。トモシンセシス断層画像はパノラマ画像として記憶部２２に記憶されたり、表示手段２６に表示されたりする。本実施形態では、任意の断層面を設定するために必要な断面として、標準歯列ＳＳを含む断面と、標準歯列ＳＳを含む断面に対してＹ軸の正方向（内側方向）に１ｍｍピッチで設定される１５個の断面と、標準歯列ＳＳを含む断面に対してＹ軸の負方向（外側方向）に１ｍｍピッチで設定される１５個の断面との合計３１個の断面を設定している。図５では、３１個の断面のうち５個の断面を図示している。実線は標準歯列ＳＳを含む断面を示しており、４本の点線は、標準歯列ＳＳを含む断面に対して１ｍｍ内側に設定される断面と、標準歯列ＳＳを含む断面に対して２ｍｍ内側に設定される断面と、標準歯列ＳＳを含む断面に対して１ｍｍ外側に設定される断面と、標準歯列ＳＳを含む断面に対して２ｍｍ外側に設定される断面とを示している。

また、本実施形態では、シフト加算法を用いてフレームデータからトモシンセシス断層画像を再構成している。シフト加算法は、スキャンによって一定レートで収集されるフレームデータ（画素データ）のうち、ＸＹ面に投影される軌跡の各位置について定まる複数のフレームデータを、例えば、その位置に応じた量だけ互いにシフトさせて相互加算する処理である。

画像メモリ２２ｂに保存されたパノラマ画像は、表示手段２６に様々な態様で表示される。なお、表示態様は例えば操作手段２５から与えられるユーザの指示に基づいて設定される。

次に、図６のフローチャートを参照して、制御装置２１及び画像生成手段２３により実行される処理を説明する。

まず、制御装置２１は、被検者Ｏの位置決めなど撮影の準備が済むと、操作手段２５を介して与えられる操作者の指示に応答し、データ収集のためのスキャンを指令する（ステップＳ１）。これにより、旋回アーム３及びＸ線照射部１１０が予め設定されている制御シーケンスに沿って駆動するように指令される。このため、Ｘ線照射部１１０及びＸ線検出部１２０の対を被検者Ｏの顎部の周囲に回転させながら、その回転動作の間に、Ｘ線照射部１１０からＸ線を曝射させる。Ｘ線検出部１１０から曝射されたＸ線は被検者Ｏを透過してＸ線検出部１２０により検出される。したがって、前述したように、Ｘ線検出器１２１から例えば３００ｆｐｓのレートでＸ線透過量を反映したデジタル電気量のフレームデータ（画素データ）が出力される。このフレームデータは画像メモリ２２ｂに保管される。

このスキャンの指令が済むと、処理の指示は画像生成手段２３に渡される。画像生成手段２３は、シフト加算法を用いて、画像メモリ２２ｂに保管されたフレームデータから３０層のトモシンセシス断層画像を再構成する（ステップＳ２）。ステップＳ２の処理で得られた３０層のトモシンセシス断層画像は、３０層のパノラマ画像として画像メモリ２２ｂに保管される。具体的には、画像生成手段２３は、以下のようにして３０層のトモシンセシス断層画像を再構成する。

画像生成手段２３は、標準歯列ＳＳを含む断層面（標準歯列ＳＳを含む断面と、標準歯列ＳＳを含む断面より内側で且つ標準歯列ＳＳを含む断面に対して１ｍｍ内側に設定される断面より外側の領域とからなる断層面）に基づいてトモシンセシス断層画像を再構成する。

また、画像生成手段２３は、内側Ｐ番目の断層面（標準歯列ＳＳを含む断面に対してＰｍｍ内側に設定される断面と、標準歯列ＳＳを含む断面に対してＰｍｍ内側に設定される断面より内側で且つ標準歯列ＳＳを含む断面に対して（Ｐ＋１）ｍｍ内側に設定される断面より外側の領域とからなる断層面）に基づいて、トモシンセシス断層画像を再構成する。ただし、Ｐは１以上１４以下の自然数である。

また、外側１番目の断層面（標準歯列ＳＳを含む断面より外側で且つ標準歯列ＳＳを含む断面に対して１ｍｍ外側に設定される断面より内側の領域と、標準歯列ＳＳを含む断面に対して１ｍｍ外側に設定される断面とからなる断層面）に基づいて、トモシンセシス断層画像を再構成する。

また、画像生成手段２３は、外側Ｑ番目の断層面（標準歯列ＳＳを含む断面に対して（Ｑ−１）ｍｍ外側に設定される断面より外側で且つ標準歯列ＳＳを含む断面に対してＱｍｍ外側に設定される断面より内側の領域と、標準歯列ＳＳを含む断面に対してＱｍｍ外側に設定される断面とからなる断層面）に基づいて、トモシンセシス断層画像を再構成する。ただし、Ｑは２以上１５以下の自然数である。

上述した３０層のトモシンセシス断層画像（パノラマ画像）は全て、撮影領域に被験者の歯列が含まれるＸ線画像である。ここで、画像生成手段２３が再構成したトモシンセシス断層画像の例として、内側１４番目の断層面に基づくトモシンセシス断層画像（パノラマ画像）を図７に示し、標準歯列ＳＳを含む断層面に基づくトモシンセシス断層画像（パノラマ画像）を図８に示し、外側１５番目の断層面に基づくトモシンセシス断層画像（パノラマ画像）を図９に示す。

画像生成手段２３は次いで、３０層のパノラマ画像のうちの１つ（例えば、標準歯列ＳＳを含む断層面に基づくトモシンセシス断層画像）を表示手段２６の表示画面２６ａに表示させる（ステップＳ３）。

ステップＳ３に続くステップＳ４において、画像生成手段２３は、被験者の歯列を撮影した領域の少なくとも一部を含んでいる所定領域が指定されたか否かを判断する。表示手段２６の表示画面２６ａに表示されたパノラマ画像の上でのマウスでのポインタ操作等によって所定領域が指定されると（ステップＳ４のＹＥＳ）、ステップＳ５に移行する。所定領域の指定態様としては、例えば、図１０に示すような指定枠（図中の白線枠）を用いて所定領域を指定する態様を挙げることができる。

ステップＳ５において、画像生成手段２３は、所定領域を２階微分した２階微分画像の画素値の平均が最大になるパノラマ画像を選択し、その選択したパノラマ画像を表示手段２６の表示画面２６ａに表示させて処理を終了する。具体的には、画像生成手段２３は、（i）１層のパノラマ画像の所定領域を微分して、その所定領域の勾配（横方向の微分と縦方向の微分をベクトルにまとめたもの）のノルムを示す１階微分画像を計算し、（ii）上記（i）で得られた１階微分画像を微分して、さらにその１階微分画像の勾配のノルムを示す２階微分画像を計算し、（iii）残り２９層のパノラマ画像についても同様に上記（i）、（ii）の計算を行い、（iv）３０層のパノラマ画像全ての中から、２階微分画像の画素値の平均が最大になるパノラマ画像を一つ選択し、その選択したパノラマ画像を表示手段２６の表示画面２６ａに表示させて処理を終了する。なお、２階微分画像の画素値の平均が最大になるパノラマ画像が複数ある場合は、複数表示してもよく、予め定められた規則（例えば最も内側の断層面に基づくトモシンセシス断層画像を選択するという規則）に則って単数表示してもよい。

積分領域の面積を
として、上記（i）〜（iv）の処理を数式で表現すると、下記の（１）式のようになる。下記の（１）式において、パノラマ画素の座標を（ｘ，ｙ）と表現し、ｎ層目のパノラマ画像における所定領域を
と表現している。そして、画像生成手段２３は、
層目のパノラマ画像を選択する。

画素値の集合体である画像を微分する方法は従来から様々なものが知られている。それらの微分方法で用いられる演算子の一部を横方向の微分を例に図１１に示す。縦方向の微分の場合は図１１に示す演算子を時計回りに９０度回転させ、上下と左右とを入れ替えればよい。

各演算子において、左上の数値は微分対象画素の１つ左１つ上に位置する画素の画素値に乗算され、中央上の数値は微分対象画素の真上で１つ上に位置する画素の画素値に乗算され、右上の数値は微分対象画素の１つ右１つ上に位置する画素の画素値に乗算され、左中央の数値は微分対象画素の真左で１つ左に位置する画素の画素値に乗算され、中央の数値は微分対象画素の画素値に乗算され、右中央の数値は微分対象画素の真右で１つ右に位置する画素の画素値に乗算され、左下の数値は微分対象画素の１つ左１つ下に位置する画素の画素値に乗算され、中央下の数値は微分対象画素の真下で１つ下に位置する画素の画素値に乗算され、右下の数値は微分対象画素の１つ右１つ下に位置する画素の画素値に乗算され、各乗算値の総和が微分対象画素の微分値となる。なお、図１１に示す演算子は３×３の演算子であったが、これに限定されることはなくＭ×Ｎ（Ｍは３以上の奇数、Ｎは３以上の奇数）の演算子を用いることができる。

また、上述した具体例とは異なり、上記（i）の代わりに、（i´）１層のパノラマ画像の所定領域を微分および２乗して、その所定領域の勾配のノルムの２乗を示す１階微分画像を計算し、上記（ii）の代わりに、（ii´）上記（i´）で得られた１階微分画像を微分および２乗して、さらにその１階微分画像の勾配のノルムの２乗を示す２階微分画像を計算してもよい。

また、上述した具体例とは異なり、上記（i）の代わりに、（i´´）１層のパノラマ画像の所定領域を微分して、その所定領域の勾配の横方向成分の絶対値とその所定領域の勾配の縦方向成分の絶対値との和を示す１階微分画像を計算し、上記（ii）の代わりに、（ii´´）上記（i´´）で得られた１階微分画像を微分して、さらにその１階微分画像の勾配の横方向成分の絶対値とその１階微分画像の勾配の縦方向成分の絶対値との和を示す２階微分画像を計算してもよい。

また、被写体の特定の部位が本実施形態のように被験者の歯列である場合には、歯列の方向を考慮すると、縦方向のフォーカスよりも横法のフォーカスの方がより重要であるため、縦方向の微分を行わず、横方向の微分のみを行うようにしてもよい。

また、各層のパノラマ画像の所定領域に属する画素の数が同じであれば、２階微分画像の画素値の和を比較しても、２階微分画像の画素値の平均を比較した場合と同じ比較結果を得ることができる。逆に、各層のパノラマ画像の所定領域に属する画素の数が同じでなければ、各層のパノラマ画像の所定領域に属する画素の数を考慮して、２階微分画像の画素値の平均を求め、２階微分画像の画素値の平均を比較する必要がある。

所定領域は、パノラマ画像の一部の領域であってもよく、パノラマ画像の全領域であってもよい。また、所定領域の位置は本実施形態のようにユーザが指定するものに限定されることはなく、所定領域の位置が予め設定され記憶部２２に記憶されていてもよい。

なお、本発明に係るＸ線撮影装置は、歯科用Ｘ線撮影装置に限らず、撮影領域に被写体の特定の部位が含まれるＸ線画像を複数生成するＸ線撮影装置全般に適用することができる。例えば、被写体の特定の部位が被験者の肋骨である医療用Ｘ線撮影装置にも適用することができる。

また、撮影領域に被写体の特定の部位が含まれるＸ線画像を複数生成する手法は、上述した実施形態に限定されない。例えば、ＦＢＰ（Filtered Back Projection）法を用いてトモシンセシス断層画像を再構成する手法、通常のパノラマ撮影を撮影条件を変えて複数回行う手法等であってもよい。

本発明に係るＸ線撮影装置は、所定領域を２階微分して得られる２階微分画像の画素値の平均が最大になるＸ線画像を選択することで、フォーカスが最良なＸ線画像を選択している。これにより、単なる１階微分のみではフォーカスが最良なＸ線画像を選択することが困難な、エッジがはっきりしていない複数のＸ線画像からフォーカスが最良なＸ線画像を選択することができる。したがって、本発明は、シフト加算法を用いてトモシンセシス断層画像を再構成することで、エッジがはっきりしていない複数のＸ線画像を１回の撮影で生成することができるＸ線撮影装置に特に適している。

１ Ｘ線撮影装置本体
２ Ｘ線画像表示装置
３ 旋回アーム
１１０ Ｘ線照射部
１２０ Ｘ線検出部
２０ 画像表示装置本体
２１ 制御装置
２２ 記憶部
２５ 操作手段
２６ 表示手段

Claims (4)

1. 被写体に対してＸ線を照射するＸ線照射部と、
   前記被写体を透過したＸ線を検出するＸ線検出部と、
   前記Ｘ線検出部の検出結果に基づく２次元Ｘ線画像を生成する画像処理部と、を備え、
   前記画像処理部が、
   撮影領域に前記被写体の特定の部位が含まれる前記２次元Ｘ線画像を複数生成し、
   撮影領域に前記被写体の特定の部位が含まれる前記２次元Ｘ線画像それぞれに対して、前記特定の部位を撮影した領域の少なくとも一部を含んでいる所定領域を微分して１階微分画像を計算し、さらに前記１階微分画像を微分して２階微分画像を計算し、
   撮影領域に前記被写体の特定の部位が含まれる前記２次元Ｘ線画像全ての中から、前記２階微分画像の画素値の平均が最大になる前記２次元Ｘ線画像を一つ選択することを特徴とするＸ線撮影装置。
2. 前記Ｘ線照射部と前記Ｘ線検出部の対を、前記被写体を挟んで互いに対向させた状態で前記被検者の周りを移動させる旋回手段を備え、
   前記画像処理部が、前記旋回手段が前記Ｘ線照射部及び前記Ｘ線検出部を前記被検者の周りを移動させることに伴って前記Ｘ線検出部が出力する信号をフレームデータとして順次記憶する記憶手段を有し、前記フレームデータからトモシンセシス断層画像を再構成する請求項１に記載のＸ線撮影装置。
3. 前記画像処理部が、シフト加算法を用いて前記フレームデータから前記トモシンセシス断層画像を再構成する請求項２に記載のＸ線撮影装置。
4. 撮影領域に被写体の特定の部位が含まれる２次元Ｘ線画像を複数取得する取得ステップと、
   撮影領域に前記被写体の特定の部位が含まれる前記２次元Ｘ線画像それぞれに対して、前記特定の部位を撮影した領域の少なくとも一部を含んでいる所定領域を微分して１階微分画像を計算し、さらに前記１階微分画像を微分して２階微分画像を計算する計算ステップと、
   撮影領域に前記被写体の特定の部位が含まれる前記２次元Ｘ線画像全ての中から、前記２階微分画像の画素値の平均が最大になる前記２次元Ｘ線画像を一つ選択する選択ステップとを備えることを特徴とするＸ線画像選択方法。